光电技术期末复习题目总结
光电技术复习资料汇总
1、设受光表面的光照度为100lx ，能量反射系数0.6，求该表面的光出射度和光亮度（假定该表面为朗伯辐射体）。
（θcos dS dI L vv =）解：设受光表面光谱反射率相同，则每单位表面反射的光通量为601006.0=⨯==入反ρφφLm/m 2这也就是该表面的光出射度M v。
对朗伯辐射体，其光亮度v L 与方向无关，沿任意方向（与法线方向成θ角）的发光强度θI 与法线方向发光强度0I 之间的关系为θθcos 0I I = 每单位面积辐射出的光通量除以π即为其光亮度：1.1914.360cos 1======πφθv S v v v dSdI dS dI L C d /m 2sr 附：朗伯体法向发光强度I 0与光通量v Φ的关系 由定义，发光强度ΩΦ=d d I v，所以在立体角Ωd 内的光通量：ϕθθθd d I Id d v sin cos 0=Ω=Φ在半球面内的光通量 ⎰⎰==Φπππϕθθθ2002/0sin cos I d d Iv2、计算电子占据比F E 高2KT 、10KT 的能级的几率和空穴占据比F E 低2KT 、10KT 能级的几率。
解：能量为E 的能级被电子占据的概率为)exp(11)(kTE E E f Fn -+=E 比E f 高2kT 时，电子占据比：1192.011)2exp(112=+=+=ekTkT f e E 比E f 高10kT 时，电子占据比：5101054.411-⨯=+=e f eE 比E f 低2kT 时，空穴占据比：1192.011)exp(112=+=-+=e kTE E f f pE 比E f 低10kT 时，空穴占据比：5101054.411-⨯=+=e f p3、设N －Si 中310105.1-⨯=cm n i ，掺杂浓度31610-=cm N D ，少子寿命s μτ10=。
如果由于外界作用，少子浓度P ＝0（加大反向偏压时的PN 结附近就是这种情况），问这时电子一空穴的产生率是多少？（复合率τPR ∆=，当复合率为负值时即为产生率）解：在本征硅中，2021025.2⨯==ii in p n ，在N 型硅中，少子浓度：4162021025.21011025.2⨯=⨯⨯==d i N n P产生率为： R `=9641025.210101025.2⨯=⨯⨯=∆-=--τP R每秒钟每立方厘米体积内可产生2.25×109个。
光电技术 复习题
1．利用晶体自发极化特性的光电探测器是 [热释电探测器 ]2．以下各量中不属于辐射度量的是 [ ]A. 辐出度。
B.发光强度。
C. 辐照度。
D. 辐亮度。
3．利用外光电效应的光子探测器是 [ 光电子发射探测器 ]4．以下各物中不属于光伏探测器的是[ ]光电二极管、发光二极管、pin管、雪崩二极管二、简单回答1．光电池有哪些性能参数？(1)光照特性。
(2)光谱特性。
(3)温度特性。
〔4〕频率特性。
（开路电压、内阻、电容量、寿命）。
2．光电倍增管的放大倍数[电流增益]与哪些因素有关？放大倍数[电流增益] G=f（gδ）n。
与第—倍增极对阴极发射电子的收集率f、倍增极间的传递效率g、倍增极的倍增系数δ以及倍增极个数n有关。
3．光子探测器有哪几种？（1）光电子发射探测器。
(2) 光电导探测器。
(3) 光伏探测器。
(4)光电磁探测器。
4．温差电效应包含哪几种效应？（1）塞贝克效应。
（2）珀耳帖效应。
（3）汤姆逊效应·5光伏探测器按照对光照敏感结的种类可分为哪几种类型？光伏探测器按照对光照敏感结的种类可分为pn 结型、pin结型、金属半导体结型（肖特基势垒型）和异质结型。
三、简单叙述题）2．简述热释电探测器的热释电效应。
（1）某些物质自发极化选择性，表面带电，成为极性晶体。
（2）平时被自由电荷补偿而不显极性。
（3）自发极化与温度有关，当物质吸收光辐射升温时，自发极化加强。
（4）而自由电荷补偿需要较长时间。
如果温度快速变化，则表面有随之变化的电荷。
3．光子探测器和热探测器特性上有何差别。
光子探测器热探测器机理光子效应光热效应光谱响应选择性非选择性响应量电压、电流和温度有关量响应时间 快 慢4．简述光电导探测器的光电导效应。
光子作用于光电导材料，形成本征吸收或杂质吸收，产生附加的光生载流子．从而使半导体的电导率发生变化，这就是光电导效应。
价带种的电子吸收光子进入导带成为导电电子，留下的空穴也导电，这就是本征吸收所产生的本征光电导。
光电技术知识点总结
光电技术知识点总结篇一：光电技术第三版复习重点总结试求一束功率为30mw、波长为0.6328激光束的光子流速率?e,?d?因dne,??hv，激光器只辐射特定波长的光，因此该式可变换为：????n??30?10?3?0.6328?10?6??9.55?1016在卫星上测得大气层外太阳光谱的最高峰值在hvh?c6.626?10?34?3?108(1/s)0.465处若把太阳作为黑体计算表面温度以及辐射度若已知光生伏特器件的光电流分别为50ua与300ua暗电流为1ua计算它们的开路电压计算人体正常温度和当发烧到38.5℃时其峰值波长分别是多少某只cdS光敏电阻的最大功耗为30mw,光电导灵敏度S/lx暗电导试求偏置电压为20V时的极限照度设某光敏电阻在100lx的光照下阻值为2KΩ激光单路干涉测位移的装置中（1）反光镜m3移动多少毫米时脉冲个数为100、（2）该测位移装置的灵敏度是多少、最高精度是多少？已知He-ne激光器发出的波长为0.6328μm的激光。
被测位移量有关系n?2L2?106???3.160556?106个脉冲0.6328灵敏度为：，?12??2??0.1582?m或0.3614μm。
最高测量精度不低于?0.16?m。
假设两块光栅的节距为0.2mm两光栅的栅线夹角为1°，求莫尔条纹的间隔，求相互移动的距离条纹间隔的宽度为：m?dd0.2?11.4592(mm)2sin(???当光电器件探测出2180莫尔条纹走过10个，则两光栅相互移动了2mm利用2cU2光电二极管和3dG40三极管构成的探测电路二极管的电流灵敏度S=0.4ua/uw，其暗电流id=0.2ua,三极管放大倍率为50倍最高入射功率400uw，拐点电压1.0V求入射辐射变化50uw时输出电压变化多少3.10已知光电三极管伏安特性曲。
若光敏面上的照度变换e=120+80sinωt(lx)，为使光电三极管输出电压不小于4V的正弦信号，求负载电阻RL、电源电压Ubb及该电路的电流、电压灵敏度，解Φ=120+180=200（lx）Φmin=120-80=40(lx)Uce??4?11.314(V)则Ubb=20(v)或者18v当Φ=40(lx)时，ic=1.1(ma),Φ=200(lx)，ic=5.4(ma)则：Δic=5.4-1.1=3.3(ma)?U?U??ic?RRL??i?11.314?3.428(k)Lc3.3电流灵敏度：iicP?Si??得：S???3.3i??160?0.0206(ma/lx)电压灵敏度：?U?SU???得：S?UU????11.314160?0.0707(V/lx)4.14照灵敏度为光电倍增管内。
光电技术期末复习综合习题与解答共22页文档
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
光电技术期末复习总结
EV
MV
Ie
Le
IV
LV
V (λ )
cd = lm • sr −1
cd •m−2
W /(m sr )
• 辐射度参数与光度参数的关系： 辐射度参数与光度参数的关系：
X v , λ = K m X e , λ V (λ )
式中，Km为人眼的明视觉最灵敏波长的 光度参量对辐射度参量的转换常数，其 值为683lm/W。
黑ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ发射的总辐射出射度
M e,s = ∫0 M e,s ,λ dλ = σT 4
式中，σ是斯特藩-波尔兹曼常数，它由下式决 5 4 定 2π k −8 −2 −4
σ =
15h c
3 2
∞
= 5.67 × 10 Wm K
黑体发射的总辐射出射度 Me,s与T的四次 的四次 方成正比 。
(4) 维恩位移定律
M e ,s , λ =
2 πc h
2
λ5 (e
hc λkT
− 1)
式中， 为波尔兹曼常数 为波尔兹曼常数； 为普朗克常数 为普朗克常数； 为 式中，k为波尔兹曼常数；h为普朗克常数；T为 绝对温度； 为真空中的光速 为真空中的光速。 绝对温度；c为真空中的光速。
(3)斯忒藩-波尔兹曼定律 (3)
能增加, 引起温度上升,从而导致材料与温度有关的某些 物理性质变化. 热效应与入射辐射的光子的性质无关, 即光电信号取决于入射辐射功率而与入射辐射的光谱成 份无关,即对光辐射的响应无波长选择性.
光电探测器的合理选择: 光电探测器的合理选择
在设计光电检测系统时,要根据测量要求比较各种探测器的主要 特性参数，选定最佳器件： • 根据待测光信号的大小，确定探测器能输出多大的电信号，即探 根据待测光信号的大小，确定探测器能输出多大的电信号， 测器的动态范围； 测器的动态范围； • 探测器的光谱响应范围是否与待测光信号的 相对光谱功率分布 一致，即探测器和光源的匹配； 一致，即探测器和光源的匹配； • 需要知道探测器的等效噪声功率，知道所产生电信号的信噪比； 需要知道探测器的等效噪声功率，知道所产生电信号的信噪比； • 当测量调制或脉冲信号时 要考虑探测器的响应时间或频率响应 当测量调制或脉冲信号时, 范围； 范围； • 测量光信号的幅值变化时，探测器输出信号的线性程 测量光信号的幅值变化时，探测器输出信号的线性程度。 此外，稳定性、测量精测量方式等。
光电技术复习资料
1.半导体对光的吸收可分为本征吸收，杂质吸收，激子吸收，自由载流子吸收和晶格吸收。
2.光与物质作用产生的光电效应分为内光电效应与外光电效应两类。
3. 发光二极管(LED)是一种注入电致发光器件，他由P型和N型半导体组合而成。
其发光机理可以分为PN结注入发光与异质结注入发光两种类型。
4. 光电信息变换的基本形式信息载荷于光源的方式，信息载荷于透明体的方式，信息载荷于反射光的方式，信息载荷于遮挡光的方式，信息载荷于光学量化器的方式，光通信方式的信息变换。
D电极的基本结构应包括转移电极结构，转移沟道结构，信号输入单元结构和信号检测单元结构。
1. 对于P型半导体来说，以下说法正确的是 （D）A 电子为多子B 空穴为少子C 能带图中施主能级靠近于导带底D 能带图中受主能级靠近于价带顶2. 下列光电器件, 哪种器件正常工作时需加100-200V的高反压 （C）A Si光电二极管B PIN光电二极管C 雪崩光电二极管D 光电三极管3. 对于光敏电阻，下列说法不正确的是： （D）A 弱光照下，光电流与照度之间具有良好的线性关系B 光敏面作成蛇形，有利于提高灵敏度C 光敏电阻具有前历效应D 光敏电阻光谱特性的峰值波长，低温时向短波方向移动4. 在直接探测系统中, (B)A 探测器能响应光波的波动性质, 输出的电信号间接表征光波的振幅、频率和相位B 探测器只响应入射其上的平均光功率C 具有空间滤波能力D 具有光谱滤波能力5. 对于激光二极管（LD）和发光二极管（LED）来说，下列说法正确的是（D）A LD只能连续发光B LED的单色性比LD要好C LD内部可没有谐振腔D LED辐射光的波长决定于材料的禁带宽6. 对于N型半导体来说，以下说法正确的是 （A）A 费米能级靠近导带底B 空穴为多子C 电子为少子D 费米能级靠近靠近于价带顶7. 依据光电器件伏安特性, 下列哪些器件不能视为恒流源: （D）A 光电二极管B 光电三极管C 光电倍增管D 光电池8. 硅光二极管在适当偏置时，其光电流与入射辐射通量有良好的线性关系，且动态范围较大。
光电技术期末复习题目总结
光电技术期末复习题目总结篇一：光电技术概念题总结答：为了评价探测器性能优劣，比较不同探测器之间的差异，从而达到根据具体需要合理正确选择光电探测器件的目的，制定了一套性能参数。
通常包括积分灵敏度，也成为响应度，光谱灵敏度，频率灵敏度，量子效率，通量阈和噪声等效功率，归一化探测度及工作电压、电流、温度及入射光功率允许范围。
答：光子效应是指单个光子的性质对产生的光电子起直接作用的一类光电效应。
探测器吸收光子后，直接引起原子或分子的内部电子状态的改变。
光子能量的大小，直接影响内部电子状态改变的大小。
因为，光子能量是h，h是普朗克常数,是光波频率，所以，光子效应就对光波频率表现出选择性，在光子直接与电子相互作用的情况下，其响应速度一般比较快；光热效应和光子效应完全不同。
探测元件吸收光辐射能量后，并不直接引起内部电子状态的改变，而是把吸收的光能变为晶格的热运动能量，引起探测元件温度上升,温度上升的结果又使探测元件的电学性质或其他物理性质发生变化。
所以，光热效应与单光子能量h的大小没有直接关系。
原则上，光热效应对光波频率没有选择性。
只是在红外波段上，材料吸收率高，光热效应也就更强烈，所以广泛用于对红外线辐射的探测。
因为温度升高是热积累的作用，所以光热效应的响应速度一般比较慢，而且容易受环境温度变化的影响。
值得注意的是，以后将要介绍一种所谓热释电效应是响应于材料的温度变化率，比其他光热效应的响应速度要快得多，并已获得日益广泛的应用。
答：（1）PbS：近红外辐射探测器，波长响应范围在1～3.4μm，峰值响应波长为2μm，内阻（暗阻）大约为1mΩ，响应时间约200μs。
（2）inSb：在77k下,噪声性能大大改善，峰值响应波长为5μm响应时间短（大约50×10-9s）答:光电池总的来说频率特性不是很好,这是由于两个方面的原因:第一,光电池的光敏面一般做的较大,因而极间电容较大;第二,光电池工作在第四象限,有较小的正偏压存在,所以光电池的内阻较低,而且随入射光功率变差,因此光电池的频率特性不好.视效能？答：在光度体系中，被选作基本单位的不是光量或光通量，而是发光强度，其单位是坎德拉定义为一个光源发出频率为的单色辐射，如果在一给定方向上的辐射强度为，则该光源在该方向上的发光强度为1坎德拉，光度量和辐射度量之间可以用光是效能与光视效率联系起来。
光电技术期末复习
第一章光辐射与光源1.1辐射度的基本物理量1.辐射能Qe：一种以电磁波的形式发射，传播或接收的能量。
单位为J（焦耳）。
2辐射通量Φe：又称为辐射功率Pe，是辐射能的时间变化率，单位为W（瓦），是单位时间内发射，传播或接收的辐射能，Φe=dQe/dt(J/S焦耳每秒)3辐射强度Ie：点辐射源在给定方向上单位立体角内的辐射能量单位为W/sr（瓦每球面度）Ie=dΦe/dΩ.4辐射照度Ee：投射在单位面积上的辐射能量，Ee=dΦe/dA单位为（W/㎡瓦每平方米）。
dA是投射辐射通量dΦe的面积元。
5辐射出射度Me：扩展辐射源单位面积所辐射的通量，即Me=dΦ/dS。
dΦ是扩展源表面dS在各方向上（通常为半空间360度立体角）所发出的总的辐射通量，单位为瓦每平方米（W/㎡）。
6，辐射亮度Le：扩展源表面一点处的面元在给定方向上单位立体角，单位投影面积内发出的辐射通量，单位为W/sr*㎡(瓦每球面度平方米)。
7光谱辐射量：也叫光谱的辐射量的光谱密度。
是辐射量随波长的辐射率。
光辐射量通量：Φe（λ）：辐射源发出的光在波长为λ处的单位波长间隔内的辐射通量。
Φe（λ）=dΦe/dλ单位为W/um或W/nm。
1.2 明视觉光谱光视效率V（λ）：视觉主要由人眼视网膜上分布的锥体细胞的刺激所引起的。
（亮度大于3cd/m2，最大值在555nm处）暗视觉光谱光视效率：视觉主要由人眼视网膜上分布的杆状细胞刺激所引起的。
（亮度小于0.001cd/m2，最大值在507nm处）Φv=Km780380Φe(λ)V(λ)dλ式中Km为名视觉的最大光谱光谱光视效率函数，也成为光功当量。
国际实用温标理论计算值Km为680lm/W。
光度量中最基本的单位是发光强度单位——坎德拉，记作cd，它是国际单位制中七个基本单位之一（其他几个为：米，千克，秒，安（培），开（尔文），摩（尔））。
光通量的单位是流明（lm）,它是发光强度为1lm的均匀电光源在单位立体角内发出的光通量。
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一、选择最适当的填入括号中（只填写其中之一的符号）
① 在光电倍增管中，产生光电效应的是（A）。
A．阴极
B．阳极
C．二次发射极
D．光窗
② 光电二极管的工作条件是（C ）。
A．加热
B．加正向偏压
C．加反向偏压 D． 零偏压
③ 在光电倍增管变换电路中，要想获得理想的信噪比（压低 噪声），较小的暗电流，适应的灵敏度和较高的稳定度，可以 适当地（ B）。
流更小？ 8 写出硅光电二极管的全电流方程，说明各项的物理意义。 9 光生伏特器件有几种偏置电路？ 补充：PIN光电二极管和雪崩光电二极管分别是为了提高光电
二极管的什么性能参数？ 10 黑体的定义，简述一种黑体模型的制作方法。 11 光调制的目的是什么？有哪些方法。 12 为什么光照度增加到一定强度以后，光电池的开路电压不
A．开路 B．自偏置 C．零伏偏置 D．反向偏置 ⑤ 硅光电池在（B）情况下有最大的功率输出。
A．开路 B．自偏置 C．零伏偏置 D．反向偏置
二 填空题
1 描述光电探测器光电转化能力的是量子效率。 2 任何物质，只要温度高于绝对零度，都具有发射
辐射的能力。
3 利用温差热效应制成的红外探测器为热电偶。 4 热释电探测器只能适用于交变光信号的探测和局
解：根据维恩位移定律，有
λm=2898/T 因此得到液态金属的温度T为
T =2898/0.7245 =4000(K) 再根据斯忑潘-波尔兹曼定律得到液态金属的峰值光谱辐射出射 度Me，S，λm和总辐射出射度Me分别为
里温度以下。
5 CCD的基本功能为电荷存储和电荷转移。 6 光电技术最基本的理论是光的波粒二象性。 7 光伏器件有光伏工作模式和光导工作模式两种工
作模式。
三 简答题
1光子探测器与热探测器的区别。分别列举三种以上常见 光探测器以及热探测器。
2 辐射度量与光度量的区别是什么。一句话回答。 3 光电发射器件与内光电器件的区别。 4 光电导器件与光生伏特器件的区别。 5 光电系统一般都是围绕光电探测器的性能进行设计的。
试求：（1）幕的光照度为多少lx？ （2）幕的反射出射度为多少lx？ （3）幕每秒钟接收多少个光子？
解：先将氦氖激光器输出单色辐射的辐射功率转换为光通量φv φv=KmV(λ)φe=683×0.268×6×10-3=1.098(lm)
白色屏幕上的光照度应为 Ev=φv/S=1.098/0.8×10-4=1.37×104 (lx)
由你目前的学习，回答光电探测器的性能参数有哪些。 6 热辐射探测器通常分哪两个阶段。 补充：热释电探测器的原理 什么是塞贝克效应 什么是汤姆逊效应 热敏电阻的分类以及应用
三 简答题
7 光电倍增管由哪几部分组成。 补充：光电倍增管的短波限和长波限分别由什么决定？ 电子光学系统的作用。 光电倍增管的倍增极有哪几种结构？各有什么特点。 光电倍增管的暗电流有哪些，阴极接地或者阳极接地哪种暗电
Φv
Ev
A
4
Байду номын сангаас
5.0 103 4
1.25 105
5000(lm)
第一章第2题、某输出功率为6mW的氦氖激光器，发出波长为 0.6328μ m的光束，均匀地投射到0.8cm2的白色屏幕上。已知屏幕 的反射系数为0.96，设光速C= 3108m/s，普朗克常数 h =
6.62610-34j·s ，氦氖激光的视见函数V(6328) = 0.268，
再随光强增大 13 光电系统由哪些部分构成，简述每部分的作用。
第一章第1题、在距离标准钨丝灯2m远处放置一个照度计探头， 已知探头的光敏面积为0.5 cm2，若照度计测得的最大照度为 100(lx)，试求 1、 标准钨丝灯在该方向的发光强度为多少？
2、钨丝灯所发出总的光通量为多少？
解：首先计算光电探头对标准钨丝灯所张的立体角
幕的反射光照度为 Evr=r Ev=0.96×1.37×104 =1.32×104 (lx)
幕每秒钟接收的光子为
N Φe Φe 0.6328106 6 103 1.911016 h hc 6.626 1034 3108
（个/秒）
第一章第3题、今测得某液态金属辐射体的光谱辐射峰 值波长λ m=0.7245μ m，试求该液态金属的温度T、峰值 光谱辐射出射度Me，S，λ m和总辐射出射度Me各为多少？
③ 在光电倍增管变换电路中，要想获得理想的信噪比（压低 噪声），较小的暗电流，适应的灵敏度和较高的稳定度，可以 适当地（ B）。
A．增加末三级并联电容的容量 B． 降压电源电压 C．减小末级倍增极与阳极间的电压 D．增加阴极与第一倍增极间的电阻阻值 ④ 硅光电池在（ D）偏置时，其光电流与入射辐射通量有良 好的线性关系，且动态范围较大。
A 0.5104 1.25105 (sr)
r2
22
再计算光电探头所接收的光通量
φv=EvS=100×0.5 cm2=5.0×10-3(lm) 因而可以计算出灯在该方向上的发光强度Iv
Iv=φ v/Ω =5.0×10-3/1.25×10-5=400(cd)
标准钨丝灯在整个球面空间各向同性发光，因此， 灯所发出的光通量为
A．增加末三级并联电容的容量 B． 降压电源电压 C．减小末级倍增极与阳极间的电压 D．增加阴极与第一倍增极间的电阻阻值 ④ 硅光电池在（ D）偏置时，其光电流与入射辐射通量有良 好的线性关系，且动态范围较大。
A．开路 B．自偏置 C．零伏偏置 D．反向偏置 ⑤ 硅光电池在（B）情况下有最大的功率输出。
A．开路 B．自偏置 C．零伏偏置 D．反向偏置
⑥辐射通量，光通量，发光强度，光照度的单位分别为 （ A ）。 (A)瓦特，流明，坎德拉，勒克司 (B) 瓦特，坎德拉，勒克司，流明 (C)流明，瓦特，瓦特每球面度，瓦特每平方米 (D)流明，瓦特，勒克司，坎德拉
⑦ 在入射光辐射下，半导体的电导率增加的现象属于 （ C ）。 (A)外光电效应 (B)光热效应 (C)光电导效应 (D)光生伏特效应